机械设计专业课程设计蜗杆减速器.doc

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1、齐齐哈尔大学普通高等教诲 机械设计课程设计 题目题号： 蜗杆圆柱齿轮减速器 学 院： 机电工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指引教师： 成 绩： 年 12 月 25 日机械设计课程设计成绩评阅表题目评分项目分值评价原则评价级别得分A级（系数1.0）C级（系数为0.6）选题合理性题目新颖性20课题符合本专业培养规定，新颖、有创新基本符合，新颖性普通内容和方案技术先进性20设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案拟定合理，技术办法对的有一定科学性。方案及技术普通文字与图纸质量30设计阐明书构造完整，层次清晰，语言流畅。设计图纸质量高，错误较少。设计阐明书构造普通，层次较清晰，

2、无重大语法错误。图纸质量普通，有较多错误独立工作及创造性10完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性普通工作态度10遵守纪律，工作认真，勤奋好学。工作态度普通。答辩状况10简介、发言精确、清晰，回答问题对的，简介、发言状况普通，回答问题有较多错误。评价总分总体评价注：1、评价级别分为A、B、C、D四级，低于A高于C为B，低于C为D。2、每项得分分值级别系数（级别系数：A为1.0，B为0.8，C为0.6，D为0.4）3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”之一。摘要减速器是一种封闭在刚性壳体内独立传动装置。其功能是用来减少转速，增大转矩，把原动机运动传给工作机。减速器构造

3、紧凑，效率较高，传递运动精确可靠，使用维修以便，可以成批量生产，因而应用十分广泛 本课题减速器重要由传动件，轴，轴承和箱体四某些构成，其传动件有采用蜗杆圆柱齿轮传动。箱体采用中档强度铸铁锻造而成。为以便安装，箱体制成剖分式，剖分面与轴线平行且重叠。核心词：蜗杆传动，一级减速器，轴目录一、设计任务书6二、传动方案拟订及阐明6三、选取电动机7四、计算传动装置运动和动力参数9五、传动件设计计算105.1 涡轮蜗杆传动设计：105.1.1选取蜗杆传动类型：105.1.2选取材料：105.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计：105.1.4蜗杆与蜗轮重要参数与几何尺寸125.1.5校核齿根弯曲疲劳强度：13

4、5.1.6 验算效率：145.1.7 热平衡校核，初步预计散热面积A145.1.8 精度级别公差和表面粗糙度拟定：145.2圆柱直齿轮设计155.2.1选定齿轮精度级别、材料及齿数155.2.2按齿面接触强度设计155.2.3按齿根弯曲强度设计185.2.4几何尺寸计算20六 轴设计计算及校核206.1 蜗轮轴设计206.1.1轴材料选取，拟定许用应力：206.1.2 按扭转强度，初步预计轴最小直径：206.1.3 轴承类型及其润滑与密封方式：216.1.5轴、轴承、键强度校核：236.2 蜗杆轴设计256.2.1轴材料选取，拟定许用应力：256.2.2按扭转强度，初步预计轴最小直径256.2

5、.3轴承类型及其润滑与密封方式：256.2.4轴构造设计266.2.5蜗杆、轴承、键强度校核276.3 齿轮轴设计296.3.1轴材料选取，拟定许用应力：296.3.2按扭转强度，初步预计轴最小直径296.3.3轴承类型及其润滑与密封方式：296.3.4轴构造设计296.3.5轴、轴承、键强度校核：31七、键等有关原则选取337.1键选取337.2联轴器选取33八、减速器构造与润滑概要阐明348.1 减速器构造348.2减速箱体构造348.3轴承端盖构造尺寸358.4减速器润滑与密封35九、设计小结35附录：参照文献36一、设计任务书设计一用于带式运送机上蜗杆圆柱齿轮减速器，已知带式运送机驱动

6、卷筒圆周力（牵引力）F=2050N，带速v=0.25m/s，卷筒直径D=225mm，输送机常温下经常满载，空载起动，工作有轻震，不反转。工作寿命（设每年工作300天），一班制。原始数据题 号19-A19-B19-C19-D19-E传送带牵引力F(N)21102090215020302050传送带速度V(m/s)0.310.290.350.230.25滚筒直径D(mm)255245275215225本次设计采用19-E组数据二、传动方案拟订及阐明计算驱动卷筒转速选用同步转速为1000r/min或1500r/min电动机作为原动机，因而传动装置总传动比约为50。依照总传动比数值，可拟定如下传动方案

7、：图一三、选取电动机1）电动机类型和构造型式按动力源和工作条件选用Y系列防护式笼形三相交流异步电动机，380V电压2）电动机容量(1)卷筒输出功率(2)电动机输出功率传动装置总效率式中：高速级联轴器效率； ：蜗轮蜗杆啮合效率； ：滚动轴承效率； ：闭式齿轮传动效率 ：低速级联轴器效率； 查机械设计课程设计手册有=0.99，=0.82，=0.99，=0.97，=0.99；则故 kw (3)电动机额定功率由机械设计（机械设计基本）课程设计表20-1选用电动机额定功率。3）电动机转速推算电动机转速可选范畴，由机械设计（机械设计基本）课程设计表2-1则电动机转速可选范畴为：初选同步转速分别为1000r

8、/min和1500r/min两种电动机进行比较，如下表：方案电动机型号额定功率（）电动机转速(r/min)总传动比(kg)同步满载1Y90L-41.51500144067.922Y100L-61.5100094044.34两方案均可行,但方案2传动比较小,传动装置构造尺寸较小,因而采用方案2,选定电动机型号为Y100L-64）电动机技术数据和外形,安装尺寸由机械设计（机械设计基本）课程设计表20-1、表20-2查得重要数据，并记录备用。四、计算传动装置运动和动力参数1）传动装置总传动比42）分派各级传动比由于是蜗杆-齿轮减速器，因此本次取蜗杆-圆柱齿轮减速器传动比3）各轴转速（轴号见图一）4）

9、各轴输入功率按电动机所需功率计算各轴输入功率，即5）各轴转矩项目轴1轴2轴3轴4转速(r/min)94047.121.221.2功率(kw)0.6710.5450.5230.513转矩(N*m)6.82110.50235.59231.09传动比119.972.221效率0.990.800.770.76五、传动件设计计算5.1 涡轮蜗杆传动设计：5.1.1选取蜗杆传动类型： 依照GB/T100851988推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。5.1.2选取材料： 考虑到该蜗杆传动功率不大，速度只是中档，故蜗杆用45钢；因但愿效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面规定表面淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸

10、锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模锻造。为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。5.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计： 依照闭式蜗杆传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由公式有：传动中心距 (1) 作用在蜗轮上转矩：=110.50N.m(2) 拟定载荷系数K： 因工作载荷有轻微冲击，查机械设计表11-5可取使用系数=1.15；齿向载荷分布系数=1；由于转速不高，轻微冲击，可取动载系数=1.05；则(3) 拟定弹性影响系数因选用是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=。(4) 拟定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距比值，查表11-18

11、有=2.9。(5) 拟定许用接触应力依照蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模锻造，蜗杆螺旋齿面硬度不不大于45HRC，可查机械设计表11-7得蜗轮基本许用应力=268MPa。其中 寿命应力循环次数寿命系数 则 =0.7483*268Mpa=200.54 Mpa(6) 计算中心距 取中心距，因i=19.97，故从表11-2中取模数m=4mm,蜗杆分度圆直径。这时，查图11-18接触系数=2.75，由于0.07d,故取h=5.25，则=81mm。(4)轴承端盖总宽度取为20mm。(5)综上可知：各段直径：d1=30mm；d2=75mm；=81mm；=50mm； =30mm。各段长度：轴总

12、长为：；（6）轴向零件周向定位：蜗轮，齿轮与轴周向定位均采用平键链接。按由设计手册查得平键bh =20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为70mm，选齿轮与轴配合为，按由设计手册查得平键bh=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同步为了保证蜗轮与轴配合有良好对中性，故选取蜗轮轮毂与轴端配合为；滚动轴承与轴同向定位是由过渡配合来保证，此处选轴直径尺寸公差为m6。（7）拟定轴上圆角和倒角尺寸：参照教材表15-2，取倒角245，各轴肩处圆角半径为 mm6.1.5轴、轴承、键强度校核：（1）拟定各向应力和反力：蜗轮分度圆直径=164 mm 转矩=Nm蜗轮切向力为：蜗轮径向力为：蜗轮轴

13、向力为：（2）垂直平面上支撑反力： = =182.2 N其中185.5mm为两轴承中心跨度，48.5mm为蜗轮中心到右边轴承中心距离。 -182.2N=297.95N（3）水平平面支撑反力： （4）拟定弯距： 水平弯矩：=48.5=48.5=17088.01 Nmm 垂直弯矩： 合成弯矩：19237.65N*mm17169.83N*mm（5）按弯矩合成应力校核该轴端强度：进行校核时，普通只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面（即危险截面）强度。轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变应力。取=0.6 轴端计算应力：不大于故是安全。（6）键强度校核：选用A型平键联接，依照轴径=75，由GB1095-，查键宽b

14、=20mm；键高h=12mm，由于涡轮轮毂长度为56mm，故取原则键长48mm。l=L-b=56-20=36mm，k=0.5h=0.512=6mm 由于齿轮宽78mm，故取原则键长70mm。 l=L-b=78-20=58mm，k=0.5h=0.512=6mm 查得静荷时许用挤压应力p=150，p=150，因此挤压强度足够。由普通平键原则查得轴槽深t=7.5mm，毂槽深=4.9mm6.2 蜗杆轴设计6.2.1轴材料选取，拟定许用应力：考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴重要传递蜗轮转矩。选材45钢，淬火解决。=600MPa =55MPa6.2.2按扭转强度，初步预计轴最小直径选用轴材

15、料为45钢，淬火解决。依照设计手册，取A=112，于是得： 联轴器计算转矩，查表14-1，取=1.5，则 =1.5*=10.23Nm按照计算转矩 应不大于联轴器公称转矩条件，查表GB/T 5014- 选用HL1弹性柱销联轴器，其公称转矩为160N.m，半联轴器孔径d= 22mm，即轴向直径取=22mm，半联轴器长度L=52，半联轴器与轴配合毂孔长度为：=38mm。6.2.3轴承类型及其润滑与密封方式：采用单列圆锥滚子轴承，并采用凸缘式轴承通盖和嵌入式轴承盖，实现轴承系两端单向固定。6.2.4轴构造设计蜗杆轴简图（1）从轴段=22mm开始逐渐选用轴段直径，为了满足半联轴器轴向定位规定，右端需制出

16、一轴肩，故取=28mm；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=30mm。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故长度应比略短某些，现取=36mm。（2）初步选取滚动轴承。选用单列圆锥滚子轴承。参照工作规定并依照=28mm,初步选用0基本游隙组、原则精度级单列圆锥滚子轴承32306，其尺寸为，故=18mm；而=25.25mm。轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得32305型轴承定位轴肩高度为h=3.5mm，因而，取42mm。轴环宽度,取=10mm。（3）5和7处有退刀槽,因d=d-（24）mm，因此选=28mm。（4）取蜗杆齿顶圆直径 =48mm=。（5）轴承端盖总宽度取20m

17、m，依照轴承端盖拆装及便于对轴承添加润滑油规定，取其外端面与半联轴器左端面间距离l=30mm 故=20+30=50mm。（6）和为退刀槽那段轴端长度：L7+L8=L4+L5=70mm，因此=40mm。（7）轴段长度：查手册， ，又， 因此取=90mm。（8）蜗杆总长 L=20+25+25.25+25.25+20+80+90=280.5其中=22mm； =28mm； =35mm； =42mm； =56mm； =96mm； =56mm； =42mm； =35mm。6.2.5蜗杆、轴承、键强度校核（1）校核32305 查表GB/T297-1994 表12-4 额定动载荷Cr=81.5103 N； 基

18、本静载荷Cor=96.5103 N,e=0.31,Y=1.9,=1.1（2）求两轴承受到径向载荷和 由前面设计蜗轮时求得：=182.2N；=297.95N=N；=N（3）求两轴承计算轴向力和 查表GB/T297-1994 12-4 可知，e=0.31 =/(2*1.9)N=104.38N； =/(2*1.9)N=273.39N（教材公式11-8）蜗杆受轴向力-因而=+=6099.701 +1288.637=7388.338N；=1288.637N(4)求当量动载荷和由表13-5 分别计算、，取=1.0,则=(X1+Y1)=1.0 （0.4+1.97388.338）703.2256= N=（1）

19、= N（5）验算轴承寿命由于，因此按轴承受力大小计算： =20503.418 h 19200h,因此轴承满足寿命规定（c为基本额定静载荷，由设计手册选取）。（6）键强度校核键选取是：bh=6mm6mm；L=32mml=L-b=32-6=26mm；k=0.5h=0.56=3mm因而，键强度足够。6.3 齿轮轴设计6.3.1轴材料选取，拟定许用应力：考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴重要传递齿轮转矩。选用45号钢，调质解决 =600MPa =55MPa6.3.2按扭转强度，初步预计轴最小直径选用轴材料为45钢，调质解决。依照设计手册，取A=112，于是得： 联轴器计算转矩，查表14-

20、1，取=1.5，则 =1.5*=2413.4055Nm按照计算转矩 应不大于联轴器公称转矩条件，查表GB/T 5014- 选用HL6弹性柱销联轴器，其公称转矩为315N.m，半联轴器孔径d= 70mm，即轴向直径取=70mm，半联轴器长度L=142，半联轴器与轴配合毂孔长度为：=107mm。6.3.3轴承类型及其润滑与密封方式：采用单列圆锥滚子轴承，并采用凸缘式轴承通盖和凸缘式轴承端盖，实现轴承系两端单向固定。6.3.4轴构造设计齿轮轴简图（1）从轴段=70mm开始逐渐选用轴段直径，为了满足半联轴器轴向定位规定，右端需制出一轴肩，故取=76mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=80

21、mm。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故长度应比略短某些，现取=105mm。（2）初步选取滚动轴承。选用单列圆锥滚子轴承。参照工作规定并依照=76mm,初步选用0基本游隙组、原则精度级单列圆锥滚子轴承32316，其尺寸为，故=80mm；而=61.5mm。（3）轴段直径:取齿轮距箱体内壁之距离a=14mm，考虑到箱体锻造误差，在拟定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm。已知齿轮宽度T=145mm，齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮和齿轮，轴段应略短于轮毂宽度，故取。取安装齿轮处轴段直径=85mm，齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07

22、d,故取h=5.95，则取=91mm。轴环宽度b1.4h=8.4，取(4)轴承端盖总宽度取为20mm。依照轴承端盖拆装及便于对轴承添加润滑油规定，取其外端面与半联轴器右端面间距离l=30mm 故=20+30=50mm。（5）右轴承右边靠轴肩定位，由手册上查得32316型轴承定位轴肩高度=5mm，取，该轴段长度受涡轮轴影响，由涡轮设计某些可知，箱体内壁距离为270mm，因此取=270-14-145-8.5+8=120.5mm。（6）综上所述，各段直径：d1=70mm；d2=76mm；=80mm；=90mm； =91mm； 。各段长度：轴总长为：；6.3.5轴、轴承、键强度校核：（1）拟定各向应力

23、和反力：齿轮分度圆直径= mm 转矩= Nm齿轮切向力为：齿轮径向力为：齿轮轴向力为：（2）垂直平面上支撑反力： = =2.76 N其中371.5mm为两轴承中心跨度，133.25mm为齿轮中心到右边轴承中心距离。 -2.76N=1.955N（3）水平平面支撑反力： （4）拟定弯距： 水平弯矩：=133.25=133.25=601.224Nmm 垂直弯矩： 合成弯矩：704.79N*mN*m（5）按弯矩合成应力校核该轴端强度：进行校核时，普通只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面（即危险截面）强度。轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变应力。取=0.6 轴端计算应力：，故是安全。（6）键强度校核：选用A型

24、平键联接，依照轴径=85，由GB1095-，查键宽b=22mm；键高h=14mm，由于齿轮轮毂长度为157mm，故取原则键长140mm。l=L-b=140-22=118mm，k=0.5h=0.514=7mm 查得静荷时许用挤压应力p=150，因此挤压强度足够。由普通平键原则查得轴槽深t=9.0mm，毂槽深=5.4mm七、键等有关原则选取本某些含键选取联轴器选取，螺栓，螺母，螺钉选取垫圈，垫片选取，详细内容如下：7.1键选取查表10-33机械设计基本课程设计：1、涡轮轴与齿轮相配合键A型普通平键，b*h*l=20*12*1402、轴与蜗轮相配合键：A型普通平键，b*h*l=20*12*563、涡

25、杆轴与联轴器相配合键A型普通平键，b*h*l=6*6*324、齿轮轴与齿轮相配合键A型普通平键，b*h*l=22*14*1405、齿轮轴与联轴器相配合键A型普通平键，b*h*l=20*12*1007.2联轴器选取 依照轴设计中有关数据，查表GB/T 5014-，蜗杆选用HL1弹性柱销联轴器，其公称转矩为160N.m，半联轴器孔径d= 22mm，即轴向直径取=22mm，半联轴器长度L=52，半联轴器与轴配合毂孔长度为：=38mm。齿轮轴选用HL6弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150N.m，半联轴器孔径d= 70mm，即轴向直径取=70mm，半联轴器长度L=142，半联轴器与轴配合毂孔长度为：=1

26、07mm。八、减速器构造与润滑概要阐明在以上设计选取基本上，对该减速器构造，减速器箱体构造，轴承端盖构造尺寸，减速器润滑与密封，减速器附件作一简要阐述。8.1 减速器构造本课题所设计减速器，其基本构造设计是在参照机械设计实践与创新图2.16简图基本上完毕，该项减速器重要由传动零件（蜗轮蜗杆、圆柱齿轮），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等构成。箱体为剖分式构造，由箱体和箱盖构成，其剖分面通过蜗轮传动轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精准定位以保证和箱座在加工轴承孔和装配时互相位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合状况

27、及润滑状况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀空气，以放高气压冲破隙缝密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊耳用来提高箱体，而整台减速气提高得使用与箱座铸成一体吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。8.2减速箱体构造该减速器箱体采用锻造剖分式构造形式详细构造详见装配图8.3轴承端盖构造尺寸详见零件工作图8.4减速器润滑与密封蜗轮传动某些采用润滑油，润滑油粘度为118cSt（100C）查表5-11机械设计基本课程设计轴承某些采用脂润滑，润滑脂牌号为ZL-2查表5-13机械设计基本课程设计九、设计小结这次课

28、程设计，由于理论知识局限性，再加上平时没有什么设计经验，一开始时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在教师谆谆辅导，和同窗们热情协助下，使我找到了信心。当前想想其实课程设计当中每一天都是很累，其实正向教师说得同样，机械设计课程设计没有那么简朴，你想复制或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗教师都不行，由于你每一种数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和漏掉地方。完美总是可望而不可求，不在同一种地方跌倒两次才是最重要。抱着这个心理我一步步走了过来，最后完毕了我任务。十几天机械原理课程设计结束了，在这次实践过程中学到了某些除技能以外其她东西,领略

29、到了别人在解决专业技能问题时显示出先进品质,更深切体会到人与人之间那种互相协调合伙机制,最重要还是自己对某些问题看法产生了良性变化. 在社会这样一种大群体里面,沟通自然是为人处世基本,如何协调彼此关系值得咱们去深思和体会.在实习设计当中依托与被依托对我触及很大,有人很有责任感,把这样一种事情当成是自己重要任务,并为之付出了很大努力,不断思考自己所遇到问题.而有人则不觉得然,总觉得自己弱势.其实在生活中这样事情也是诸多,当咱们面对诸多问题时候所采用详细行动也是不同,这固然也会影响咱们成果.诸多时候问题浮现所期待咱们是一种解决问题心态,而不是看咱们过去能力究竟有多强,那是一种态度端正和目明确,只有

30、这样把自己身置于详细问题之中,咱们才干更好解决问题. 附录：参照文献1、吴宗泽 机械设计课程设计手册 3版 -北京：高等教诲出版社1992（重印）2、张代东机械工程材料应用基本 -北京：机械工业出版社 .63、吴宗泽机械设计 -北京：高等教诲出版社 4、王连明机械设计课程设计哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社19966、孙恒 ，陈作模 机械原理 -北京：高等教诲出版社 （重印）7、席伟光 ，杨光 ，李波机械设计课程设计 -北京：高等教诲出版社 （重印）8、赵祥机械零件课程设计-北京：中华人民共和国铁道出版社1988 i=44.34=110.50N.mK=1.21=576MPa=577.5MPa =55MPa=30mm